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　　在基礎研究和臨床應用中，熒光技術是一種改善生物醫學檢測和引導精準手術的成像方式。與X射線計算機斷層掃描（CT）、核磁共振成像（NMRI）和正電子發射斷層掃描（PET）等傳統成像方式相比，熒光成像具有高時空分辨率、實時檢測、無創和低成本等優點。其中近紅外熒光成像，尤其是近紅外第二窗口（NIR-II）的成像穿透深度更深，能顯著降低生物組織的自身熒光，具有更高的信噪比，更適合在活體深層組織成像。熒光成像探針的構建是熒光成像技術發展中不可或缺的熱點研究內容。對于活體熒光成像探針，除了波長、亮度、穩定性之外，探針在活體中的生物代謝以及特異性靶向性能等也扮演了重要角色。

　　目前所報道的活體熒光成像探針在注射入體內后，絕大部分都被肝、脾等網狀內皮系統（RES）快速捕獲，造成了探針的非特異性積累。近年來，調控探針的理化性質，改變其生物代謝路徑，以此降低探針在RES器官中的非特異性富集、提高特異性遞送效率，來實現高效特異性靶向診斷及治療備受研究人員的關注。近日，研究團隊在探針的生物代謝途徑調控與特異性靶向熒光成像領域取得了新進展。

圖1. 多肽介導的熒光探針用于腎臟的NIR-II成像示意圖

　　在這篇工作中，作者發現：在有機熒光小分子如ICG分子上修飾一條親水性多肽，能夠顯著改變ICG分子的生物代謝途徑，由原本的快速被RES器官捕獲并通過肝膽代謝轉變為高效腎臟富集及緩慢腎代謝，從而實現分子在腎臟中的長時間靶向成像。作者設計了一系列多肽，通過系統比較多種不同多肽的理化性質，發現極性大的多肽（KTP）能夠改變熒光探針的代謝途徑，且腎靶向效率和在腎臟的聚集時間與多肽的極性成正比。將多肽偶聯到本團隊此前報導的多種NIR-II分子探針上（CX2，FD1080，LZ1105），均有相同效果。此外，這種多肽調控探針代謝途徑不僅適用于上述有機小分子染料，也同樣適用于超小無機納米顆粒。可被腎臟快速清除的超小無機納米顆粒（< 5 nm）表面連接上這條極性大的多肽，能顯著延長納米顆粒在腎臟中的停留時間。作者通過進一步研究證明，偶聯多肽的小分子與納米顆粒能夠被腎小管細胞重吸收，因此實現長期的高效腎靶向成像。

圖2. 不同極性多肽修飾的熒光探針在腎臟中的富集

圖3. 多肽修飾的熒光探針在腎小管中富集

　　基于上述發現，作者還設計了一種可被活性氧激活（ROS）的OFF-ON型腎靶向探針GNP-KTP-ICG，利用GNP對ICG熒光的猝滅和KTP的靶向作用，該探針能夠高效富集到腎臟，并被腎損傷過程中產生的ROS激活，導致GNP與ICG-KTP的分離，從而ICG熒光恢復，可以實現NIR-II活體腎成像與體外尿液GNP熒光成像的雙重成像模式，對早期腎損傷和腫瘤化療藥物導致的腎損傷進程具有良好的診斷功能。

圖4. 基于多肽的GNP-KTP-ICG熒光探針用于腎損傷檢測

　　總結：在這項工作中，作者利用極性高的多肽調節探針在活體內的代謝途徑，該方法廣泛適用于不同的有機小分子及超小無機納米顆粒，有望作為一種通用型腎靶向的生物分子平臺，為腎疾病診斷與靶向腎臟給藥提供了一種新的策略。

　　參考文獻:

　　Ying Chen, Peng Pei, Zuhai Lei, Xin Zhang, Dongrui Yin, Fan Zhang*. A Promising NIR‐II Fluorescent Sensor for Peptide‐Mediated Long‐term Monitoring of Kidney Dysfunction. Angew. Chem. Int. Ed. , 2021, 60, 15809–15815.